JP2000296460A

JP2000296460A - 研磨装置

Info

Publication number: JP2000296460A
Application number: JP10465499A
Authority: JP
Inventors: Yamato Sako; 大和左光; Masaya Seki; 正也関; Tomio Kubo; 富美夫久保
Original assignee: Okamoto Machine Tool Works Ltd
Current assignee: Okamoto Machine Tool Works Ltd
Priority date: 1999-04-13
Filing date: 1999-04-13
Publication date: 2000-10-24

Abstract

(57)【要約】【課題】基板の保持が容易で、表面平坦性
に優れる基板を与える研磨装置の提供。【解決手段】回転する駆動軸に軸承されたプラ
テンに貼付されている研磨布表面に、キャリアに保持さ
れた基板を研磨布上方より押し当てて基板と研磨布を擦
動させて基板の表面を研磨する装置であって、前記基板
を保持するキャリアは、中空軸に軸承された円筒状ヘッ
ド下端に固定された円盤状の取付板に下記の物性を有す
るポリシリコンゲルシ−トが取り付けられたものである
ことを特徴とする研磨装置。硬度（ＪＩＳＫ−２２０７：５０ｇ荷重の針入度
１／１０ｍｍが３０〜２００、伸び（ＪＩＳＡ−５７５８）が１００〜１０００
％、厚みが１〜４０ｍｍ、圧縮永久歪み（ＪＩＳＫ−６３０１に準拠：７５
％圧縮させて７０℃で２２時間保持させた後、圧縮を解
放し２３℃の恒温室室で３０分経過後の残留歪み）が１
〜８％のもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ベアシリコンウエ
ハ、デバイスウエハ、液晶ガラス基板、磁気ヘッド基板
等の表面を研磨する（ＣＭＰ研磨も含む）装置、および
基板表面の研磨方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転する駆動軸に軸承されたプラテンに
貼付されている研磨布表面に、キャリアに保持された基
板を研磨布上方より押し当てて基板と研磨布を擦動させ
て基板の表面を研磨する装置は知られており、また、実
用化されている。

【０００３】キャリアに基板を保持する方法としては、
基板取付板にワックスなどの粘着剤で固着する方法、
ポ−ラスセラミックス取付板を減圧して基板をバキュ
−ムチャックする方法、図９に示すように発泡ウレタ
ンシ−ト１００を支持板１０１に貼付し、これを環状の
リテ−ナ−１０２で囲み、支持板の後にエアバック１０
３を独立して設け、フィルム面に基板と取り付け、回転
軸２に軸承されたプラテン３の研磨布３ａに基板を押し
当て、エアバッグにより加圧圧力を制御しつつ基板と研
磨布を擦動させて基板の表面を研磨するバッキングフィ
ルム方法、が一般である（「砥粒加工学会誌」Ｖｏ
ｌ．４３Ｎｏ．１１９９９年１月号の２４−２７
頁）。

【０００４】の方法は、研磨終了後、キャリアより基
板を引き剥がす装置（特許第２８５５１７７号）が必要
であり、また、研磨された基板および取付板より粘着剤
を落とす作業などが必要であり、利用されなくなってき
ている。のバキュ−ムチャック基板裏面側が基準とな
るもので、チャック面が剛体であるため、ポ−ラスセラ
ミックの表面を極度に平坦化する必要があることと、チ
ャックと基板間にゴミが付着する欠点がある。

【０００５】のバッキングフィルム方法は、基板の大
きなうねりや、厚みむらを吸収する点で、現在、半導体
デバイスのＣＭＰ研磨に一番多く用いられており、一般
に硬さが８０以下のウレタンゴムシ−トが用いられてい
る。ところで、現在、半導体デバイスの高集積化により
光リソグラフィの焦点深度は０．１５〜０．１８μｍが
要求され、研磨された基板の表面平坦性もかかる値を満
足するものでなければならない。

【０００６】前記のバッキングフィルム方法は、静圧
的な加圧方法でないので、完全均一圧力を得ることは困
難であり、上記平坦性を基板に付与することはできな
い。前記「砥粒加工学会誌」および特開平９−７０７５
０号公報は、ポ−ラスセラミック取付板と、基板の間
に空気室を設けるダイレクトエアバック方式がかかる平
坦性を満足させうる手段であると提案する。しかし、チ
ャックと基板間にゴミが付着する問題点を解決するもの
ではない。

【０００７】上記平坦性を満足する手段として、特開平
１０−１８０６２６号公報は、のバッキングフィルム
方法の変形として図１０に示す研磨装置を提案する。す
なわち、円筒状ハウジング１０４を中空回転軸１０５に
軸承させ、支持板１０１をハウジング１０４内面の天井
より蛇腹状アセンブリ１０６で吊るしてエアバック室１
０３を形成し、この支持板下面に可撓性フィルム製袋１
００ａ内に再分散性粘弾性材料１００を中空軸１０５内
に設けた再分散性粘弾性材料供給管１０７より供給充填
し、かつ、前記エアバック室１０３に圧空を供給または
エアバック室１０３を減圧する気体供排管１０８を備え
た研磨装置である。

【０００８】図中、１０９は再分散性粘弾性材料供給タ
ンク、１１０はロ−タリ−ジョイントである。この研磨
装置は、再分散性粘弾性材料の使用により研磨された基
板はかなり平坦性の優れるものであろうことが予測され
る。しかしながら、再分散性粘弾性材料を用いることか
ら装置の構造が複雑であり、また、基板研磨に当っては
袋１００ａ内への再分散性粘弾性材料供給口を閉じなけ
ればならず、その閉じ方が記載されていない。また、圧
力の伝達も再分散性粘弾性材料のゲル体が再分散するこ
とで伝達されるので、のダイレクトエアバック方式の
瞬時に均一圧力で伝達される方式よりは平坦性向上に劣
る。

【０００９】さらに、粘弾性材料としては、硬いウレタ
ンゴム、シリコン、ゼラチン、ゲル体を開示するが、再
分散性粘弾性材料としては流動性があり、圧力を受けて
再分散する機能しか記載されておらず、具体的な成分の
例示がない。再分散が可能であり、流動性があることか
らゾル（ジェルとも言う。：特開平１１−７０４６１
号）とゲルを混同したと思われる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記と
の基板の保持方法の利点を兼ね合わせた研磨装置を提供
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、回転する駆動
軸に軸承されたプラテンに貼付されている研磨布表面
に、キャリアに保持された基板を研磨布上方より押し当
てて基板と研磨布を摺動させて基板の表面を研磨する装
置であって、前記基板を保持するキャリアは、中空軸に
軸承された円筒状ヘッド下端に固定された円盤状の取付
板に下記の物性を有するポリシリコンゲルシ−トが取り
付けられたものであることを特徴とする研磨装置を提供
するものである。硬度（ＪＩＳＫ−２２０７：５０ｇ荷重の針入度
１／１０ｍｍが３０〜２００、伸び（ＪＩＳＡ−５７５８）が１００〜１０００
％、厚みが１〜４０ｍｍ、圧縮永久歪み（ＪＩＳＫ−６３０１に準拠：７５％
圧縮させて７０℃で２２時間保持させた後、圧縮を解放
し２３℃の恒温室室で３０分経過後の残留歪み）が１〜
８％のものである。

【００１２】基板を取り付けるポリシリコンゲルシ−ト
は、特開平１０−１８０６２６号公報に記載される再分
散性粘弾性体と異なって流動性がないので、研磨装置の
アッセンブリを複雑な構造とする必要がなく、また、圧
縮永久歪みが従来のウレタンゴムシ−トの６６％、ブチ
ルゴムの３０％と比較し、１〜８％と小さく（復元力が
大きい）長期使用信頼性が高い。また、針入度が３０〜
８０と弾性に優れ、表面がべとつかず、基板や取付板と
の密着性、衝撃吸収性、振動防止性が優れるので、研磨
布の表面の凹凸より受ける基板の圧力がポリシリコンゲ
ルシ−トにより均一に分散され、かつ、ポリシリコンゲ
ルシ−トは温度が変化しても反発弾性率の変化がウレタ
ンゴムやブチルゴムと比較して小さいことから均一な表
面平坦性を有する基板に研磨することができる。更に硬
さを３０〜１００とすることによりポリシリコンゲルの
しっとりとした濡れ感があり、べとつかない程度の粘着
性を有するので基板との密着が優れ、ゴミが付着しにく
い。

【００１３】また、本発明は、前記ポリシリコンゲルシ
−トとして体積抵抗率（ＪＩＳＣ−２１２３）が、１
ｘ１０¹³Ω・ｃｍ以下のものを用いることを特徴とす
る。ポリシリコンゲルシ−トが導電性に優れるので、ゴ
ミ、研磨屑などがキャリアに付着しにくい、あるいは、
容易に洗浄で洗い落とすことができる。

【００１４】本発明は、さらに、前記基板を保持するポ
リシリコンゲルシ−トとして、比重が０．８〜１．２の
非発泡ポリシリコンゲルシ−トよりなる基板を保持する
面を形成する表面層と、これを裏打ちする比重が０．１
〜０．４の発泡ポリシリコンゲルシ−ト支持層の積層構
造体である積層物を用いる。非発泡ポリシリコンゲルシ
−トで基板が研磨布より受けた圧力変動の衝撃を吸収、
分散させるとともに、発泡ポリシリコンゲルシ−トで圧
縮回復を速める。

【００１５】本発明はまた、基板を取り付けるポリシリ
コンゲルシ−トとして、表面または表裏面には、下記の
物性の可撓性ゴム膜または熱可塑性樹脂膜で被覆されて
いるものを用いる。硬度（ＪＩＳＫ−６３０１）が１０〜１００、伸び（ＪＩＳＫ−６３０１）が１００〜１０００
％厚みが０．００８〜０．３ｍｍ。ポリシリコンゲルシ−トは、流動性、粘性のあるゾル
（コロイド溶液）に適当な刺激が加わるとコロイド粒子
がお互いにつながって３次元網状または蜂の巣のような
構造となり、分散系が固体状のゲルとなったもので、一
般にはシリコンゲルは２液の付加反応型シリコンと触
媒、溶剤を混合後、真空脱泡、加熱硬化させることによ
り得られるが、シリコンオイルを過剰に添加してゲルシ
−トの硬さが１００を越え、表面がべたべたとした粘着
性を帯びるものであるとき（充填剤が多量に含有された
り、架橋度が高いときも粘着性を示さない。）は、取り
扱いを容易とするためと、ゴミなどの付着を防止するた
めに基板とは密着性があるが、べたべたした粘着性は有
しない硬度１０〜１００、好ましくは５０〜８０の可撓
性ゴム膜または熱可塑性樹脂膜で表面または表裏面を覆
う。

【００１６】上記可撓性ゴム膜の素材のゴム物質として
は、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、ス
チレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体ゴム、
クロル化スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重
合体ゴム、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共
重合体ゴムの水素添加物、クロル化スチレン・ブタジエ
ン・スチレンブロック共重合体ゴムの水素添加物、スチ
レン・イソプレン・スチレンブロック共重合体ゴム、ク
ロル化スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合
体ゴム、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重
合体ゴムの水素添加物、クロル化スチレン・イソプレン
・スチレンブロック共重合体ゴムの水素添加物、エチレ
ン・プロピレン共重合体ゴムおよびエチレン・プロピレ
ン・エチリデンノルボルネン共重合体ゴムより選ばれた
ものであり、熱可塑性樹脂は、エチレン・酢酸ビニル共
重合体、クロロ・スルホン化エチレン・酢酸ビニル共重
合体、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・アク
リル酸メチル共重合体、エチレン・メタクリル酸メチル
共重合体、エチレン・アクリル酸エチル共重合体、エチ
レン・アクリル酸ブチル共重合体、低密度ポリエチレ
ン、直鎖線状ポリエチレンおよび軟質ポリ塩化ビニルよ
り選ばれるものである。特にクロロプレンゴムはそれ自
身導電性を備えるので好ましい。

【００１７】この可撓性膜として、導電性充填剤を１〜
１５重量％含有し、可撓性膜の表面固有抵抗値を１ｘ１
０¹³Ω／□以下とすることにより、ゴミの付着や研磨屑
の付着を防止できる。

【００１８】ポリシリコンゲルシ−ト及び／または可撓
性膜に含有させる導電性充填剤として、揮発分含有量が
２重量％以下、表面積が８００〜２０００ｍ²、ジブチ
ルフタレ−ト吸収量が２００〜６００ｍｌ／１００ｇ、
平均粒度が１０〜５０ｎｍの物性を示すケッチエンブラ
ックを用いると、可撓性、針入度が向上し、基板が受け
た圧力の分散性が向上するとともに、ゴミや研磨屑の付
着が防止される。本発明は、前記積層構造のポリシリコ
ンゲルシ−において、非発泡ポリシリコンゲルシ−ト表
面層は、下記の物性を有し、硬度（ＪＩＳＫ−２２０７：５０ｇ荷重の針入度
１／１０ｍｍ）が３０〜２００、伸び（ＪＩＳＡ−５７５８）が１００〜１０００
％、厚みが１〜３８ｍｍ、圧縮永久歪み（ＪＩＳＫ−６３０１に準拠：７５
％圧縮させて７０℃で２２時間保持させた後、圧縮を解
放し２３℃の恒温室室で３０分経過後の残留歪み）が１
〜８％のものである。発泡ポリシリコンゲルシ−ト支持
層は、下記の物性を有するものを使用する。硬度（ＪＩＳＫ−２２０７：５０ｇ荷重の針入度
１／１０ｍｍ）が３０〜２００、伸び（ＪＩＳＡ−５７５８）が２００〜１０００
％、厚みが２〜３９ｍｍ。非発泡ポリシリコンゲルシ−トで基板が研磨布より受け
た圧力変動の衝撃を吸収、分散させるとともに、発泡ポ
リシリコンゲルシ−トで圧縮回復を速める。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明を更に
詳細に説明する。

【実施例】図１は、研磨装置の基板キャリアの要部を示
す一部を切り欠いた斜視図、図２は研磨装置の一例を示
す平面図、図３は基板キャリアの要部を示す断面図、図
４はズ３におけるＡ方向から見た基板キャリアの底面
図、図５は図３のＩ−Ｉ面より見た基板キャリアの上面
図、図６は可撓性膜を２分して見た斜視図であり、前記
図３は、図５に示すII−II切断面を示すものである。図
７は、別の態様を示すキャリアの断面図、図８はそのキ
ャリアの一部を切り欠いた斜視図である。

【００２０】図１〜図６中、１はエヤ−アシストバッキ
ングフィルム方式の研磨装置、ｗは基板、２は回転軸、
３はプラテン、３ａは研磨布、４はキャリア、５はポリ
シリコンゲルシ−トの成形体であり、この可撓性成形体
５は、上縁にビス用孔５ａを備え、上端が解放され、外
周が円錐台状を示し、中央が空洞５ｃの構造を示す。こ
のエヤ−アシストバッキングフィルム方式において、可
撓性成形体５の厚みは、気体により膨らむことができる
よう１〜５ｍｍが好ましい。

【００２１】６は座金（取付板）、６ａは上部補強リン
グ、６ｂは下部補強リング、６ｃは底部、６ｄは座金の
頭部より底部６ａに亘って貫通する気体流路であり、座
金の底部は、座金の外周部から中央部に向って中央がへ
っ込むような円弧状の高さの勾配が設けられている。こ
の弧の高さ（座金底部の外端と座金中央部の高さの差）
は１〜５ｍｍが好ましい。７はビスであり、可撓性のポ
リシリコンゲルシ−ト成形体５を伸ばして座金６に嵌合
させた後、可撓性ポリシリコンゲルシ−ト成形体上縁の
孔５ａ，５ａを利用してネジ止めする。可撓性ポリシリ
コンゲルシ−ト成形体５の底部５ｂと、座金底部６ｃは
室を形成する。

【００２２】８は気体流路を形成する可撓性管で、図で
は圧力気体を供給する管と管内を減圧する管を兼ねてお
り、上端はロ−タリ−バルブ９に接続され、切替弁１０
ａ，１０ｂにより管１１は加圧気体１１ａを供給または
減圧１１ｂされる。この可撓性管８は、円筒状ヘッド１
２を軸承する中空軸１３の内部に設置される。円筒状ヘ
ッド１２の下端にはビス１４により取付板１５が緊締さ
れ、この取付板１５より垂下して設けられた円筒状ハウ
ジング部材（環状リテイナ−）１５ａの高さは、座金を
覆うゲルシ−ト成形体５に保持された基板ｗの厚みおよ
び研磨される基板の厚みを考慮して、ハウジング部材１
５ａ下端面より基板面が出ている高さに設定する。

【００２３】中空軸１３は図２に示すようにモ−タ−Ｍ
の駆動を歯車１６ａが受け、これをプ−リ−１６ｃによ
り歯車１６ｂに伝達し、回転する。キャリア４はレ−ル
１７上をこのレ−ルに平行に設置された雄ネジロッド１
７ａに螺合された可動体１７ｂの移動により図の前後方
向に移動できる。また、同様の可動体を載せたレ−ル１
８上を左右方向に移動させることによりキャリア４を図
の左右方向に移動できる。１９はエアシリンダであり、
キャリアを上下方向に昇降することができる。２０は研
磨剤スラリ−供給管である。

【００２４】座金の素材は、アルミニウム、ステンレス
が使用できる。座金の組み立てを容易とするため、図３
に示すように台形状の座金本体の外周に補強リング６
ａ，６ｂを取りつける構造としてもよい。また、中空軸
１３と可撓性管８の間の空間に空気を供給し、該空気が
可撓性膜５ｅと座金本体との空間５ｄに供給されるよう
にしてもよい。

【００２５】別態様の３次元方向揺動方式のキャリアの
構造を示す図７と図８において、ポリシリコンゲルシ−
ト５は厚みが３〜４０ｍｍが好ましい。図では表面全体
を可撓性膜５ｅで被覆されている例を示した。円筒状ヘ
ッド１２の下端には環状フランジ２１がビス１４で固定
され、円筒状ヘッド１２と環状フランジ２１間には上方
に孔２２ａを設けた厚み０．５〜２ｍｍの可撓性金属製
ドライブプレ−ト２２が、その下面に厚み１〜４ｍｍの
可撓性ゴム製ダイヤフラム２３がビス１４で締着されて
おり、円盤状のステンレス製取付板６はこのダイヤフラ
ム２３下にネジで締着されている取付板１５に接して設
けられ、取付板１５の下面に設けられた環状の流体通路
１５ｇ，１５ｇ，１５ｇと、取付板６の上端略中央に設
けられた凹部６ｅであって前記流体通路１５ｇに通ずる
凹部６ｅを管８で減圧することにより取付板１５にチャ
ックされる。取付板６下面には、ポリシリコンゲルシ−
ト５の密着性を生かし基板ｗを密着させるか、または、
純水で表面が洗浄され、ポリシリコンゲルシ−ト表面に
残っている薄い水膜の表面張力を生かして基板を密着さ
せる。

【００２６】円筒状ヘッド１２の内側空洞とドライブプ
レ−ト、ダイヤフラムとで加圧室１２ａが形成され、中
空軸１３内側と減圧管８外側で形成される流体通路２４
に供給された加圧空気は加圧室１２ａに入り、キャリア
４のポリシリコンゲルシ−ト５に取り付けられた基板を
研磨布に一定圧で押し付ける。

【００２７】ドライブプレ−ト、ダイヤフラムの可撓性
と、ポリシリコンゲルシ−ト５の弾性を生かし、中空軸
１３およびリテイナ−１５ａに固定されていないポリシ
リコンゲルシ−ト５に保持された基板は３次元方向に揺
動自在であり、研磨布３ａの表面凹凸の変化に基板が追
従できる構造となっている。

【００２８】基板を取り付けるキャリア４の構造は、基
板を取り付けるシ−トがポリシリコンゲルシ−トである
ことを除けば図９に示すバッキングフィルム方式構造の
キャリアであってもよいし、図１０に示すキャリアの構
造であってもよい。これらの中でも、図３で示すエアア
シストバッキングフィルム方式か、図７で示すキャリア
が３次元方向に揺動可能であるバッキングフィルム方式
がより平坦性の優れるウエハを与えるので好ましい。

【００２９】上記ポリシリコンゲルシ−トまたは可撓性
ポリシリコンゲルシ−ト成形体のゲルは、下記の物性を
有するポリシリコンゲルである。硬度（ＪＩＳＫ−２２０７：５０ｇ荷重の針入度
１／１０ｍｍが３０〜２００、伸び（ＪＩＳＡ−５７５８）が１００〜１０００
％、厚みが１〜４０ｍｍ、圧縮永久歪み（ＪＩＳＫ−６３０１に準拠：７５
％圧縮させて７０℃で２２時間保持させた後、圧縮を解
放し２３℃の恒温室室で３０分経過後の残留歪み）が１
〜８％のものである。

【００３０】このポリシリコンゲルシ−トまたは可撓性
ポリシリコンゲルシ−ト成形体は、比重が０．８〜１．
２の非発泡ポリシリコンゲルシ−トよりなる基板を保持
する面を形成する表面層と、これを裏打ちする比重が
０．１〜０．４の発泡ポリシリコンゲルシ−ト支持層の
積層構造体であり、非発泡ポリシリコンゲルシ−ト表面
層と発泡ポリシリコンゲルシ−ト支持層の厚み比は、
１：０．５〜１９である積層物であってもよい。

【００３１】前記積層構造のポリシリコンゲルシ−トに
おいて、非発泡ポリシリコンゲルシ−ト表面層は、下記
の物性を有し、硬度（ＪＩＳＫ−２２０７：５０ｇ荷重の針入度
１／１０ｍｍ）が３０〜２００、好ましくは３０〜１
００、伸び（ＪＩＳＡ−５７５８）が１００〜８００
％、厚みが１〜３８ｍｍ、好ましくは３〜２０ｍｍ、圧縮永久歪み（ＪＩＳＫ−６３０１に準拠：７５
％圧縮させて７０℃で２２時間保持させた後、圧縮を解
放し２３℃の恒温室室で３０分経過後の残留歪み）が１
〜８％、好ましくは１〜５％のものである。発泡ポリシ
リコンゲルシ−ト支持層は、下記の物性を有するものを
使用するのが好ましい。硬度（ＪＩＳＫ−２２０７：５０ｇ荷重の針入度
１／１０ｍｍ）が３０〜２００、伸び（ＪＩＳＡ−５７５８）が２００〜１０００
％、厚みが２〜３９ｍｍ。

【００３２】さらに、基板を取り付けるポリシリコンゲ
ルシ−トとして、表面または表裏面には、下記の物性の
可撓性ゴム膜または熱可塑性樹脂膜で被覆されているも
のを用いてもよい。硬度（ＪＩＳＫ−６３０１）が１０〜１００、伸び（ＪＩＳＫ−６３０１）が１００〜１０００
％厚みが０．００８〜０．３ｍｍ。

【００３３】更に、この可撓性膜および／またはポリシ
リコンゲルシ−トは導電性充填剤を１〜１５重量％含有
し、表面固有抵抗値を１ｘ１０¹³Ω／□以下として、ゴ
ミの付着や研磨屑の付着を防止することができる。この
ポリシリコンゲルシ−ト及び／または可撓性膜に含有さ
せる導電性充填剤として、揮発分含有量が２重量％以
下、表面積が８００〜２０００ｍ²、ジブチルフタレ−
ト吸収量が２００〜６００ｍｌ／１００ｇ、平均粒度が
１０〜５０ｎｍの物性を示すケッチエンブラックを用い
ると、可撓性、針入度が向上し、基板が受けた圧力の分
散性が向上するとともに、ゴミや研磨屑の付着が防止さ
れる。

【００３４】ポリシリコンゲルは、次式（１）で示され
る原液たるジオルガノポリシロキサン（以下「Ａ成分」
という。）と、Ｒ・Ｒ¹ ₂ＳｉＯ−（Ｒ² ₂ＳｉＯ）ｍＳｉＲ¹ ₂・Ｒ（１）［式中、Ｒはアルケニル基であり；Ｒ¹は脂肪族不飽和
結合を有しない一価の炭化水素基であり；Ｒ²は一価の
脂肪族炭化水素基であって、そのうちの少なくとも５０
モル％はメチル基であり、アルケニル基を有するときは
その含有率は１０モル％以下であり；ｍはＡ液の２５℃
における粘度が１００〜１００，０００ｃＳｔとなる数
である。］と、架橋剤である２５℃における粘度が５０
００ｃＳｔ以下であり、１分子中に少なくとも２個のＳ
ｉ原子に直接結合した水素原子を有するオルガノハイド
ロジエンポリシロキサン（Ｂ成分）とからなり、かつ、
Ｂ成分のＳｉ原紙に直接結合している水素原子の合計量
に対するＡ成分中に含まれるアルケニル基の合計量の比
が、０．１〜０．２になるように調整された混合物を硬
化させることにより得られる。

【００３５】硬化は、触媒の存在下にＡ成分の分子両末
端にあるアルケニル基（Ｒ）がＢ成分中のＳｉに結合し
た水素原子と架橋反応して網目状の構造物を形成（ゲル
化）することにより得られる。

【００３６】式（１）のＡ成分中のＲ¹としては、メチ
ル基、エチル基、プロピル基のようなアルキル基や、フ
ェニル基、フロロアルキル基が挙げられ、Ｒ²としては
メチル基、エチル基、プロピル基、ヘキシル基のような
アルキル基またはビニル基が挙げられる。

【００３７】Ｂ成分としては、オルガノハイドロジエン
ポリシロキサン、ジオルガノシロキサンとオルガノハイ
ドロジエンポリシロキサンとの共重合体、テトラオルガ
ノテトラハイドロジエンシクロテトラシロキサンなどが
挙げられる。触媒としては、白金、塩化白金酸、酸化白
金、白金とオレフィンとの錯塩、白金アルコラ−トなど
が挙げられる。

【００３８】上記Ａ成分、Ｂ成分、触媒のほかに必要に
より導電性充填剤、シリコンオイル、中空粒子、硬化遅
延剤、難燃剤などが配合される。導電性充填剤として
は、金属粉、酸化金属粉、ファ−ネスブラック、チャン
ネルブラック、ケッチエンブラック等があげられるが、
特にケッチエンブラックが好ましい。シリコンオイルは
ゲルシ−トの硬さ調整の目的でＡ成分とＢ成分の和の４
０重量％以下の量、好ましくは３〜２０重量％用いる。
シリコンオイルは、ジメチルシロキサンを主骨格とし、
さまざまの官能基を側鎖または主鎖末端に導入したもの
で、ジメチルシリコンオイル、メチルフェニルシリコン
オイル、アミノ変性シリコンオイル、エポキシ変性シリ
コンオイルなどが使用できる。

【００３９】ゲルシ−トを軽量（発泡）するために用い
る中空粒子としては、日本フィライト社のエクスパンセ
ル（商品名）、シラスバル−ン、日本軽金属社のアルミ
ナバル−ン（商品名）、小野田セメント社のマイクロセ
ルズ（商品名）、旭化成社のセルモア（商品名）、旭硝
子社のＱ−ＣＥＬ（商品名）が利用できる。

【００４０】ポリシリコンゲルシ−トは、ポリ塩化ビニ
ル、ＰＥＴ、ＰＴＥＦなどの剥離フィルム上にゲル形成
用原液（Ａ成分、Ｂ成分、触媒、必要により導電性充填
剤、中空粒子などを配合）を流延させ、これを硬化させ
ることにより製造される（特開平７−３１６５号、同１
０−１８９８３８号）。

【００４１】また、積層構造のポリシリコンゲルシ−ト
は、ポリ塩化ビニル、ＰＥＴ、ＰＴＥＦなどの剥離フィ
ルム上にゲル形成用原液（Ａ成分、Ｂ成分、触媒、必要
によりシリコンオイル、導電性充填剤などを配合）を流
延させ、これを半硬化または完全硬化させた後、この硬
化物表面に発泡体ゲル形成用原液（Ａ成分、Ｂ成分、触
媒、中空粒子または発泡剤、必要によりシリコンオイ
ル、導電性充填剤などを配合）を流延させ、これを完全
硬化させることにより製造される（特開平７−３２８０
５０号、同１０−１８９８３８号）。剥離フィルムの代
わりに金型を用いてもよい。また、発泡体ゲル形成用原
液として可溶性粒体を分散させたシリコンゲル原液を用
い、これを加熱、硬化してから可溶性粒体を溶解させて
ポリシリコンゲル発泡シ−トまたは成形体を形成させて
もよい（特開平４−１１９８４０号、同５−３２５６４
７号、同６−６３９６７号）。

【００４２】さらに、ポリシリコンゲルシ−トとして、
市販品を利用できる。例えば、株式会社シ−ゲルよりα
ＧＥＬシ−ト（比重０．９７、硬さ１６０、伸び
１７０％、圧縮永久歪３．３％）、θ−５ＧＥＬシ−
ト（比重１．０２、硬さ５５、伸び７１８％、圧縮
永久歪５．２％）の商品名で、東レ・ダウコ−ニング
・シリコ−ン株式会社より硬さ３０〜８０のものがＴＯ
ＵＧＨ−３、ＴＯＵＧＨ−５、ＴＯＵＧＨ−６の商品名
で入手できる。

【００４３】シリコンオイルを配合する場合、得られる
ゲル体は硬さが高くなるにつれて粘着性は増加する傾向
にあるが、充填剤を配合したり、Ａ成分、Ｂ成分の原料
の種類の選択、シリコンオイルの添加量の制限により硬
さの値が大きくてもべたつかない程度の密着性を有する
ポリシリコンゲルシ−ト（非発泡体、発泡体）を製造す
ることができる。

【００４４】市販品のポリシリコンゲルシ−トの表面粘
着性が高く、べとつく製品を利用する場合は、取り扱い
を容易とするためポリシリコンゲルシ−トの表面または
表裏面を厚み０．００８〜０．３ｍｍ、硬さ１０〜１０
０の可撓性ゴム膜または熱可塑性樹脂膜５ｅで被覆して
用いる（図７参照）。前記可撓性膜５ｅの素材は、ゴム
物質、熱可塑性樹脂、ゴム物質と熱可塑性樹脂の混合物
が挙げられる。

【００４５】ゴム物質としては、ブチルゴム、クロロプ
レンゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム、スチレン・ブ
タジエン・スチレンブロック共重合体ゴム、クロル化ス
チレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体ゴム、
スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体ゴム
の水素添加物、クロル化スチレン・ブタジエン・スチレ
ンブロック共重合体ゴムの水素添加物、スチレン・イソ
プレン・スチレンブロック共重合体ゴム、クロル化スチ
レン・イソプレン・スチレンブロック共重合体ゴム、ス
チレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体ゴムの
水素添加物、クロル化スチレン・イソプレン・スチレン
ブロック共重合体ゴムの水素添加物、エチレン・プロピ
レン共重合体ゴムおよびエチレン・プロピレン・エチリ
デンノルボルネン共重合体ゴムが挙げられる。これらは
架橋されていてもよい。

【００４６】熱可塑性樹脂としては、エチレン・酢酸ビ
ニル共重合体、低密度ポリエチレン、直鎖線状ポリエチ
レン、軟質ポリ塩化ビニル、塩素化ポリエチレン、クロ
ロ・スルホン化ポリエチレン、エチレン・アクリル酸共
重合体、エチレン・アクリル酸メチル共重合体、エチレ
ン・アクリル酸エチル共重合体、ポリブテン等が挙げら
れる。混合物の場合、ゴム物質は両者中の１０〜９７重
量％、好ましくは３０〜８５重量％、熱可塑性樹脂は９
０〜３重量％、好ましくは７０〜１５重量％の割合で用
いられる。

【００４７】可撓性膜５ｅの物性としては、硬さが１０
〜１００、好ましくは３５〜８０、引張強度が３０〜２
００ｋｇｆ／ｃｍ²、好ましくは５０〜１５０ｋｇｆ／
ｃｍ²、引張伸度が５０〜１０００％、２００〜８００
％、厚み０．００８〜０．３ｍｍ、好ましくは、０．
０１〜０．０３ｍｍである。ポリシリコンゲルシ−ト５
および可撓性膜５ｅは、導電性充填剤を１〜１５重量
％、好ましくは３〜１０重量％含有していて、可撓性膜
の表面固有抵抗値（ベックマン・インダストリアル社：
ＢｅｃｋｍａｎＩｎｄｕｓｔｒｉａｌ）のデジタル・
マルチメ−タ−表面固有抵抗測定機器４４１０型で測
定）が１ｘ１０ ¹³Ω／□以下、好ましくは５ｘ１０¹²〜
１ｘ１０⁹Ω／□とすることにより、可撓性膜への不純
物の付着が防止される。特に、導電性充填剤として、カ
−ボンブラックを用いたときは可撓性膜、ポリシリコン
ゲルシ−トの伸びが向上し、かつ、座金へのフィット性
も向上する。

【００４８】カ−ボンブラックとしては、ファ−ネスグ
ラック、チャンネルブラックなどの導電性フィラ−も使
用できるが、揮発分含有量が２重量％以下、表面積が８
００〜２０００ｍ²、ジブチルフタレ−ト吸収量が２０
０〜６００ｍｌ／１００ｇ、平均粒度が１０〜５０ｎｍ
のケッチエンブラックと呼ばれる粒子が導電性に優れ、
ゴム物質、樹脂への分散性に優れ、可撓性をより向上さ
せるので好ましい。かかるカ−ボンブラックは、独国の
デグッサ（Ｄｅｇｕｓｓａ）社よりＰＲＩＮＴＥＸＸ
Ｅの商品名で、三菱化学株式会社よりケッチエンブラッ
クの商品名で入手できる。

【００４９】プラテンの回転数は、１０〜３００ｒｐ
ｍ、キャリア４の回転数は２０〜１０００ｒｐｍ、キャ
リア４に保持された基板が研磨布に当てられる圧力は
０．０５〜１ｋｇ／ｃｍ²である。研磨剤スラリ−とし
ては、コロイダルシリカ、酸化セリウム、アルミナ、ベ
−マイト、二酸化マンガンなどの砥粒を純水に分散した
スラリ−が用いられる。必要によりスラリ−には界面活
性剤、キレ−ト剤が配合される。研磨剤スラリ−は５０
〜１５００ｃｃ／分の割合で研磨布面に供給される。

【００５０】図１または図３に示す研磨装置を用いて基
板を研磨するには、プレポジション位置に置かれた基板
の上方より基板のキャリアを基板に押し付け、ついで気
体減圧管を吸引してキャリア４のポリシリコンゲルシ−
ト（可撓性膜５）を減圧して座金６に密着させることに
より可撓性膜と基板表面間に負圧を生じさせて基板ｗを
可撓性膜に保持させ、ついで基板を固着するキャリアを
プラテン上方に移動させた後、下降させて回転する駆動
軸に軸承されたプラテンに貼付されている研磨布表面に
基板ｗを押し当て、気体減圧管を閉じ、気体供給管を開
いて加圧気体を可撓性膜と座金底部間の空間に供給し、
基板と研磨布を擦動させて基板の表面を研磨する。

【００５１】基板を研磨する際、研磨布３ａ表面の不規
則なウネリにより圧変化を基板は受けるが、基板裏面の
ポリシリコンゲルシ−ト膜５によりその圧力は分散さ
れ、かつ、ポリシリコンゲルシ−ト膜５と座金６間の空
間に存在する加圧気体により基板裏面の各部分にかかる
圧力はパスカルの原理通り均一な圧力となるので、研磨
された基板の表面平坦性は焦点度０．１５μｍ以下の
要望を満たすのに充分である。

【００５２】研磨終了後は、加圧気体の供給を止め、キ
ャリア４を研磨布３ａより若干上昇させ、再び管８内に
加圧空気を供給すれば研磨された基板ｗはキャリアより
剥がれる。ついで、加圧空気を止め、ポリシリコンゲル
シ−ト膜５面に純水を吹き付け洗浄する。

【００５３】基板のポリシリコンゲルシ−ト膜５面への
保持は、この純水の薄い膜の表面張力を利用して、基板
ｗを純水の薄膜を有しているポリシリコンゲルシ−ト膜
５面に押し付けることにより可能である。また、座金６
の底部と可撓性膜５（ポリシリコンゲルシ−ト膜）で形
成される機密性の高い空間を減圧することにより基板と
可撓性膜間が負圧となり、基板が可撓性膜５に保持され
る。また、座金の底部と可撓性膜で形成される機密性の
高い空間に圧力気体を供給することにより可撓性膜は膨
張し、風船のような加圧室を形成するので、プラテンの
研磨布の表面状態に応じた均一な圧力が基板に瞬時に伝
達され、表面平坦性に優れた基板が得られる。

【００５４】図７、図８に示す研磨装置においては、キ
ャリアが３次元方向に揺動され、かつ、ポリシリコンゲ
ルシ−トのエネルギ−吸収性が優れることからプラテン
の研磨布の表面状態に基板が追従し、表面平坦性に優れ
た基板が得られる。

【００５５】

【発明の効果】本発明によると、基板のキャリアへの取
り付けが容易であり、表面平坦性に優れる基板が得られ
る。また、導電性を備えたポリシリコンゲルシ−ト５、
可撓性膜５ｅを用いることによりキャリアへの研磨屑、
不純物などの付着が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】基板キャリアの一部を切り欠いた斜視図で
ある。

【図２】研磨装置の平面図である。

【図３】キャリアの断面図である。

【図４】キャリアの底面図である。

【図５】キャリアの上面図である。

【図６】可撓性膜の一部を切り欠いた斜視図であ
る。

【図７】別の方式のキャリアを示す断面図である。

【図８】図７のキャリアの一部を切り欠いた斜視図
である。

【図９】従来の基板キャリア方式を示す断面図であ
る。

【図１０】公知の研磨装置を示す一部を切り欠いた
断面図である。

【符号の説明】

１研磨装置ｗ基板２回転軸３プラテン３ａ研磨布４キャリア５ポリシリコンゲルシ−ト５ｅ可撓性膜６座金８可撓性管１１ａ加圧気体供給管１１ｂ減圧管１３中空軸２４加圧気体流路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２Ｃ０８Ｊ 9/32 ＣＦＨ // Ｃ０８Ｊ 9/32 ＣＦＨＣ０８Ｌ 101/00 Ｃ０８Ｌ 83:04 Ｆターム(参考） 3C058 AA07 AA09 AA12 AB04 AC04 BA05 CA01 CB01 CB04 CB10 DA17 4F006 AA42 AB05 AB13 AB14 AB18 AB23 BA11 BA12 4F074 AA90 BA84 CB61 CB62 CB83 DA08 DA09 DA56 DA59 4J002 AC091 BB031 BB061 BB071 BB151 BB181 BD031 BP011 CK021 DA036 DA066 DE046 FD016 FD116

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転する駆動軸に軸承されたプラテンに
貼付されている研磨布表面に、キャリアに保持された基
板を研磨布上方より押し当てて基板と研磨布を摺動させ
て基板の表面を研磨する装置であって、前記基板を保持するキャリアは、中空軸に軸承された円
筒状ヘッド下端に固定された円盤状の取付板に下記の物
性を有するポリシリコンゲルシ−トが取り付けられたも
のであることを特徴とする研磨装置。硬度（ＪＩＳＫ−２２０７：５０ｇ荷重の針入度
１／１０ｍｍが３０〜２００、伸び（ＪＩＳＡ−５７５８）が１００〜１０００
％、厚みが１〜４０ｍｍ、圧縮永久歪み（ＪＩＳＫ−６３０１に準拠：７５
％圧縮させて７０℃で２２時間保持させた後、圧縮を解
放し２３℃の恒温室室で３０分経過後の残留歪み）が１
〜８％のもの。
【請求項２】ポリシリコンゲルシ−トの体積抵抗率
（ＪＩＳＣ−２１２３）は、１ｘ１０¹³Ω・ｃｍ以下
であることを特徴とする、請求項１に記載の研磨装置。
【請求項３】ポリシリコンゲルシ−トは、比重が０．
８〜１．２の非発泡ポリシリコンゲルシ−トよりなる基
板を保持する面を形成する表面層と、これを裏打ちする
比重が０．１〜０．４の発泡ポリシリコンゲルシ−ト支
持層の積層構造体であることを特徴とする、請求項１に
記載の研磨装置。
【請求項４】ポリシリコンゲルシ−トの表面または表
裏面には、下記の物性の可撓性ゴム膜または熱可塑性樹
脂膜で被覆されていることを特徴とする、請求項１、２
または３のいずれかに記載の研磨装置。硬度（ＪＩＳＫ−６３０１）が１０〜１００、伸び（ＪＩＳＫ−６３０１）が１００〜１０００
％厚みが０．００８〜０．３ｍｍ。
【請求項５】ゴム物質は、ブチルゴム、クロロプレン
ゴム、ウレタンゴム、スチレン・ブタジエン・スチレン
ブロック共重合体ゴム、クロル化スチレン・ブタジエン
・スチレンブロック共重合体ゴム、スチレン・ブタジエ
ン・スチレンブロック共重合体ゴムの水素添加物、クロ
ル化スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体
ゴムの水素添加物、スチレン・イソプレン・スチレンブ
ロック共重合体ゴム、クロル化スチレン・イソプレン・
スチレンブロック共重合体ゴム、スチレン・イソプレン
・スチレンブロック共重合体ゴムの水素添加物、クロル
化スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体ゴ
ムの水素添加物、エチレン・プロピレン共重合体ゴムお
よびエチレン・プロピレン・エチリデンノルボルネン共
重合体ゴムより選ばれたものであり、熱可塑性樹脂は、
エチレン・酢酸ビニル共重合体、クロロ・スルホン化エ
チレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・アクリル酸共
重合体、エチレン・アクリル酸メチル共重合体、エチレ
ン・メタクリル酸メチル共重合体、エチレン・アクリル
酸エチル共重合体、エチレン・アクリル酸ブチル共重合
体、低密度ポリエチレン、直鎖線状ポリエチレンおよび
軟質ポリ塩化ビニルより選ばれたものであり、請求項４
に記載の研磨装置。
【請求項６】可撓性膜は導電性充填剤を１〜１５重量
％含有し、可撓性膜の表面固有抵抗値は１ｘ１０¹³Ω／
□以下であることを特徴とする、請求項４に記載の研磨
装置。
【請求項７】導電性充填剤が、揮発分含有量が２重量
％以下、表面積が８００〜２０００ｍ²、ジブチルフタ
レ−ト吸収量が２００〜６００ｍｌ／１００ｇ、平均粒
度が１０〜５０ｎｍの物性を示すケッチエンブラックで
あることを特徴とする、請求項６に記載の研磨装置。
【請求項８】非発泡ポリシリコンゲルシ−ト表面層
は、下記の物性を有し、硬度（ＪＩＳＫ−２２０７：５０ｇ荷重の針入度
１／１０ｍｍ）が３０〜２００、伸び（ＪＩＳＡ−５７５８）が１００〜８００
％、厚みが１〜３８ｍｍ、発泡ポリシリコンゲルシ−ト支持層は、下記の物性を有
するものであることを特徴とする、請求項３に記載の研
磨装置。硬度（ＪＩＳＫ−２２０７：５０ｇ荷重の針入度
１／１０ｍｍ）が３０〜２００、伸び（ＪＩＳＡ−５７５８）が２００〜１０００
％、厚みが２〜３９ｍｍ。